干法蚀刻装置的制作方法

1.本实用新型涉及干法蚀刻技术领域，特别涉及一种干法蚀刻装置。


背景技术：

2.存储器件的存储密度的提高与半导体制造工艺的进步密切相关。随着半导体制造工艺的特征尺寸越来越小，存储器件的存储密度越来越高。为了进一步提高存储密度，已经开发出三维结构的存储器件(即，3d存储器件)。3d存储器件包括沿着垂直方向堆叠的多个存储单元，在单位面积的晶片上可以成倍地提高集成度，并且可以降低成本。
3.在形成沟道孔的步骤中使用的干法蚀刻装置是采用等离子体蚀刻工艺形成沟道孔的，等离子体蚀刻工艺利用电场对等离子体进行引导和加速，使其具备一定能量，从而在轰击目标时达到蚀刻的目的。干法蚀刻装置包括多个工艺腔，在工艺腔中蚀刻叠层结构形成沟道孔，但是由于在形成沟道孔的过程中，需要更换上电极ue，每次更换上电极ue都会破坏工艺腔的真空环境，因此每个上电极ue的交换期都超过15天，同时，每次更换上电极ue都需要对工艺腔进行除尘(full pm)，每次需要超过2天，因此，每更换一次上电极ue都需要花费很长时间，耽误了工作效率和研发进度。


技术实现要素：

4.鉴于上述问题，本实用新型的目的在于提供一种干法蚀刻装置，通过在真空交换室中增加备用上电极，每次更换上电极后都不需要除尘和破真空，从而节省时间，提高了干法蚀刻装置的工作效率，加快了研发速度。
5.根据本实用新型的一方面，提供一种干法蚀刻装置，包括至少一个工艺腔，与所述工艺腔连接的真空交换室，与所述真空交换室连接的至少一个传导室，以及承载台，其特征在于，所述真空交换室内的顶部还包括更换装置，所述更换装置包括：与所述真空交换室内的顶部连接的支架；与所述支架连接的多个固定装置，至少一个所述固定装置载有新的上电极，其中，所述固定装置具有可伸缩的滑轨，所述固定装置的部分可以沿着所述滑轨进入所述工艺腔，并通过顺时针的旋转安装新的上电极。
6.可选地，多个所述固定装置中，至少一个所述固定装置为空载。
7.可选地，所述支架的下表面包括滑动凹槽，所述固定装置通过吊绳与所述支架的滑动凹槽连接。
8.可选地，所述滑动凹槽为环形，所述固定装置可以沿所述滑动凹槽旋转。
9.可选地，所述支架上包括第一电机，所述第一电机控制所述固定装置沿所述滑动凹槽旋转。
10.可选地，所述固定装置在垂直方向上与所述支架之间的距离可以调节。
11.可选地，所述支架上包括第二电机，所述第二电机控制所述固定装置在垂直方向上与所述支架之间的距离。
12.可选地，所述固定装置包括盒体和收纳单元，所述收纳单元通过吊绳与所述支架
的滑动凹槽连接。
13.可选地，所述盒体包括：托盘，所述托盘的底部与所述收纳单元连接；与所述托盘固定连接的卡槽以及位于所述卡槽中的凹槽，其中，所述托盘的顶部可以旋转，所述凹槽用于放置所述上电极。
14.可选地，所述上电极具有规律性的棱角或凹凸结构。
15.可选地，所述上电极的形状包括多边形体，具有凹陷或凸起的圆柱等。
16.可选地，所述凹槽的形状与所述上电极的形状相匹配。
17.可选地，所述盒体还包括：第三电机，所述第三电机控制所述托盘的顶部顺时针或逆时针旋转。
18.可选地，所述盒体还包括：外壳，所述托盘和所述卡槽位于所述外壳形成的腔体内，所述外壳与所述托盘的底部固定连接。
19.可选地，所述收纳单元包括：轨道，所述轨道可伸缩，所述轨道伸展时可以进入所述工艺腔；第四电极，控制所述轨道伸展或收缩。
20.可选地，所述托盘的底部与所述轨道相卡合连接，所述盒体可沿所述轨道进入所述工艺腔。
21.可选地，所述工艺腔的内壁具有卡台或凹槽，所述轨道在伸展时进入所述工艺腔的一端位于所述卡台上或所述凹槽中。
22.本实用新型提供的干法蚀刻装置，通过在真空交换室中增加备用上电极，每次更换上电极后都不需要除尘和破真空，从而节省时间，提高了干法蚀刻装置的工作效率，加快了研发速度。
附图说明
23.通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
24.图1示出了本实用新型实施例的干法蚀刻装置的俯视图；
25.图2示出了本实用新型实施例的干法蚀刻装置的工艺腔和真空交换室更换上电极时更换装置的仰视图；
26.图3示出了本实用新型实施例的干法蚀刻装置的工艺腔和真空交换室的截面结构示意图；
27.图4示出了本实用新型实施例的干法蚀刻装置的真空交换室的更换装置；
28.图5a和图5b示出了本实用新型实施例的更换装置的固定模块的立体图和截面图；
29.图6示出了本实用新型实施例的更换装置的固定模块的旋转单元。
具体实施方式
30.以下将参照附图更详细地描述本实用新型。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，可能未示出某些公知的部分。为了简明起见，可以在一幅图中描述经过数个步骤后获得的半导体结构。
31.应当理解，在描述器件的结构时，当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区域“上面”或“上方”时，可以指直接位于另一层、另一个区域上面，或者在其与另一层、另一
个区域之间还包含其它的层或区域。并且，如果将器件翻转，该一层、一个区域将位于另一层、另一区域“下面”或“下方”。
32.如果为了描述直接位于另一层、另一区域上面的情形，本文将采用“直接在
……
上面”或“在
……
上面并与之邻接”的表述方式。
33.下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。
34.图1示出了本实用新型实施例的干法蚀刻装置的俯视图；图2示出了本实用新型实施例的干法蚀刻装置的工艺腔和真空交换室更换上电极时更换装置的仰视图；图3示出了本实用新型实施例的干法蚀刻装置的工艺腔和真空交换室的截面结构示意图；图4示出了本实用新型实施例的干法蚀刻装置的真空交换室的更换装置；图5a和图5b示出了本实用新型实施例的更换装置的固定模块的立体图和截面图；图6示出了本实用新型实施例的更换装置的固定模块的旋转单元。
35.参考图1，干法蚀刻装置100包括：承载台101，传导室102和103，工艺腔104-107，以及真空交换室108，其中，传导室102和103，工艺腔104-107均与真空交换室108连接，且围绕中心的真空交换室108间隔排列。
36.传导室102和103位于面向承载台101的一侧，承载台101用于放置待蚀刻和已蚀刻的半导体结构，待蚀刻的半导体结构通过传导室102进入真空交换室108，已蚀刻的半导体结构通过传导室103从真空交换室108到达承载台101。传导室102和103还可以对半导体结构进行清洗等。传导室102和103均包括第一闸门和第二闸门，第一闸门位于与真空交换室108的连接处，第二闸门位于面向承载台101的一侧。
37.工艺腔104-107是用于对半导体结构进行蚀刻的腔室，与真空交换室108的连接处具有第一闸门，在工艺腔104-107中进行干法蚀刻时，工艺腔104-107中处于密封的真空环境。工艺腔104-107中还设置有上电极ue 71和基座72，上电极ue(unified equipment，统一标准装置)71用于对等离子体施加电场，基座72用于放置半导体结构。
38.在工艺腔104-107中，上电极ue71位于基座72上方，并与工艺腔104-107的顶部旋转连接，即顺时针旋转上电极ue时，可以使ue与工艺腔104-107连接，逆时针旋转ue时，可以取下ue；或者逆时针旋转ue使其与工艺腔连接，顺时针旋转ue使其与工艺腔断开连接。
39.进一步地，参考图3和图4，图3例如为沿图2中虚线aa所示方向的截面图，且图3仅示意性的表示了真空交换室108和工艺腔107内各结构的大致位置。在真空交换室108的上部，固定有交换装置12，交换装置12包括支架111和固定模块120，支架111上具有滑动凹槽113，滑动凹槽113例如为环形的凹槽，固定模块120通过吊绳112与支架111上的滑动凹槽113活动连接。而在真空交换室108的下部，具有机械臂13，机械臂13优选为一种用于真空环境例如无尘环境的优化装置。
40.支架111上具有第一电机114，固定模块120垂钓在支架111下方，并且固定模块120可以在第一电机114的驱动下沿滑动凹槽113在支架下方旋转。此外，第一电机114还可以控制固定模块120与支架111的距离，即控制固定模块120在垂直方向(即图中所示z方向)上的高度。
41.在其他实施例中，可以在支架111上增加第二电机，通过第二电机控制固定模块120在垂直方向上高度或沿滑动凹槽113的旋转。
42.继续参考图3和图4，固定模块120包括盒体121和与盒体121活动连接的收纳单元
122，盒体121用于放置上电极ue，收纳单元122中包括可伸缩的轨道1223和第三电机1222，一般情况下，轨道1223收缩在收纳单元122中，在需要更换ue时，轨道1223会在第三电机1222的控制下伸展进入工艺腔107。在该实施例中，采用工艺腔107和真空交换室108对更换装置进行描述，在其他实施例中，工艺腔107还可以是工艺腔104-107中的任意一个或多个。
43.在该实施例中，工艺腔107的侧壁上还具有卡台1072，当轨道1223进入工艺腔107后，与卡台1072连接或位于卡台1072上方，使得轨道1223的一端具有支撑点，保证后续更换ue时轨道1223的稳定性。在其他实施例中，卡台1072还可以更换为凹槽，轨道1223的一端进入凹槽，也可以保证轨道1223的稳定性。
44.当轨道1223伸展开进入工艺腔107中时，盒体121与收纳单元122的连接断开，并且盒体121沿着轨道1223进入到工艺腔107中的上电极ue71与基座72之间的空间，例如图3中虚线所示的区域。在该实施例中，盒体121的底部例如具有与轨道1223相匹配的结构和形状，使得盒体121在与收纳单元122的连接断开时可以顺利的沿轨道1223来回移动，达到更换ue的功能，此外，可以通过在轨道1223上设置停止点来控制盒体121的移动停止在工艺腔107内的ue71与基座72之间的ue71正下方(如图3中虚线所示)。
45.在其他实施例中，盒体121还可以与轨道1223固定连接，当轨道1223在第三电机的驱动下进入工艺腔107时，盒体121随之进入工艺腔107，此时，盒体121与轨道1223的连接点需要根据上电极ue的位置确定。
46.进一步地，参考图5a，图5b和图6，盒体121包括外壳1211，位于外壳1211内底部的托盘1214，第四电机1215，以及位于外壳1211内托盘1214上的卡槽1212，卡槽1212中具有与上电极ue相匹配的凹槽1213。在该实施例中，托盘1214的底部与外壳1211的底部固定连接，托盘1214的顶部与卡槽1212的底部固定连接，托盘1214可以在第四电机1215的控制下沿垂直方向上下运动以及顺时针或逆时针旋转，由于卡槽1212与托盘1214固定连接，因此卡槽1212也会随着托盘1214的运动而运动。
47.在该实施例中，取下旧的上电极ue的步骤为：当盒体121运动到工艺腔107中的上电极ue与基座之间的位置(如图3中虚线所示位置)时，托盘1214在第四电机1215控制下升起，上电极ue的底部进入空的凹槽1213中，逆时针(或顺时针)旋转托盘1214和卡槽1212，ue被取下，托盘1214降低，盒体121沿轨道1223回到真空交换室108。
48.在该实施例中，安装新的上电极ue的步骤为：装有新ue的盒体121移动到工艺腔104中的上电极ue正下方时，托盘1214在第四电机1215控制下升起，上电极ue的顶部进入工艺腔104的ue安装处，顺时针(或逆时针)旋转托盘1214和卡槽1212，上电极ue被安装好，托盘1214降低，盒体121沿轨道1223回到真空交换室。
49.在其他实施例中，盒体121还可以不包括外壳1211。
50.在该实施例中，上电极ue为具有棱角的形状，便于在卡槽1212旋转时带动上电极ue一同旋转，实现上电极ue的更换。上电极ue的形状例如为多边形立方体、侧壁具有凹槽或凸起的圆柱等，卡槽1212中的凹槽1213的形状与上电极ue的形状相匹配。
51.在其他实施例中，固定模块120可以不包括收纳单元122，收纳单元122为单独设置的结构。收纳单元122也与滑动凹槽113连接，且可以沿滑动凹槽113旋转。在使用时，收纳单元122先沿滑动凹槽113移动到需要更换ue的工艺腔的相应位置，然后盒体121沿滑动凹槽113移动到收纳单元122的上方，然后随着收纳单元122进入工艺腔进行ue的更换。
52.在该实施例中，以工艺腔107为例，干法蚀刻装置100的工作步骤为：预先通过传导室102以及真空传导室108中的机械臂13或更换装置12将新的上电极ue安装在工艺腔107中的相应位置，将待蚀刻的半导体结构放置到工艺腔107中的基座72上，关闭工艺腔107的第一阀门1071，在真空传导室108的更换装置12的固定模块120中放置新的备用上电极ue，其中，有一个固定模块120为空置，进一步地，关闭传导室102的第一阀门，对传导室102，工艺腔107以及真空交换室108进行真空处理，并在工艺腔107内通过上电极ue对半导体结构进行蚀刻。在工艺腔107需要更换上电极ue时，控制真空交换室108的真空压力与工艺腔107相同，然后打开工艺腔107的第一阀门1071，使用空置的固定模块120取下旧的ue，然后将新的ue更换到相应位置，关闭工艺腔107的第一阀门1071。在更换真空交换室108中的旧ue时，通过传导室102和/或103进行。由于工艺腔107的第一阀门关闭，因此不影响蚀刻过程，在更换好真空交换室108中的ue后，关闭传导室102和/或103的第一阀门和第二阀门，对真空交换室108和传导室102和103进行真空处理，从而不影响后续工艺腔107的ue更换。在该实施例中，由于工艺腔107和真空交换室108均为相同压力的真空环境，因此在更换ue时不会破坏工艺腔107的真空环境，也就不需要破真空后的清洁，缩短了更换ue的时间，进而提高了干法蚀刻装置的工作效率，加快了研发速度。
53.依照本实用新型的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本实用新型以及在本实用新型基础上的修改使用。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。